Modern treatments of tailings

Abstract

Every year, the mining industry produces a high amount of tailings, which are waste products of the beneficiation process of various ores. Tailings contain hazardous metals, waste rocks, process water, and valuable minerals that can be recovered from tailings with different separation methods. The remaining tailings are pumped into a tailings pond for storage, where a proportion of the process water can be recycled back into the beneficiation plant. Due to the large number of tailings, tailings ponds are prone to failures. Tailings pond leakage can cause dissolve of hazardous metals into the environment, affecting human health and the ecosystem.

Tailings can be managed with dewatering and recycling, which are effective ways to reduce number of tailings and increase safety of the tailings pond. Advanced technologies include dewatering techniques such as dry stacking and paste disposal. There are different kinds of thickeners that are used in the dewatering of tailings where underflow produces paste with low water content that can be stored directly in tailings storage facilities or filtered to be suitable for dry stacking. Pressure and vacuum filters can produce a cake with a high solid content of up to 70-85 wt.% which can be transported by trucks or conveyor belts. Thickening can be improved by adding flocculant and coagulant for accelerated particle settling rates, as well as using a hydrocyclone for the classification of particles into fine (overflow) and gangue material (underflow).

This thesis aims to study tailings management such as dewatering, and characteristic properties of tailings such as Atterberg limits. As a result of this thesis, paste disposal and dry stacking have been shown to be viable disposal options for tailings because both are environmentally friendly, and reduce the quantity of tailings due to their high solid content.

Kaivosteollisuus tuottaa vuosittain suuria määriä rikastushiekkaa, joka on malmin rikastusprosessin jätetuote. Rikastushiekka sisältää sekä haitallisia metalleja, jätekiviä, prosessivettä että arvokkaita mineraaleja, joita voidaan ottaa talteen rikastushiekasta erilaisilla erotusmenetelmillä. Jäljelle jäävä rikastushiekka pumpataan varastointia varten rikastushiekka-altaisiin, joissa osa prosessivedestä voidaan kierrättää takaisin rikastuslaitoksiin. Sen suuren määrän vuoksi, rikastushiekka-altaat ovat alttiita vaurioille. Rikastushiekka-altaiden vuodoista voi liueta vaarallisia metalleja ympäristöön, mikä ovat haitallista ympäristölle, ihmisten terveydelle sekä ekosysteemille.

Rikastushiekan määrää voidaan hallita vedenpoistolla ja kierrätyksellä, jotka molemmat ovat tehokkaita tapoja vähentämään syntyvää määrää ja lisäämään rikastushiekka-altaiden turvallisuutta. Erilaisia kehittyneitä vedenpoistotekniikoita ovat kuivapinoaminen ja pastan varastointi. Rikastushiekan vedenpoistossa käytetään erilaisia sakeuttajia, joiden alivirtauksessa syntyy matalavesipitoista pastaa, joka voidaan varastoida sellaisenaan tai suodattaa kuivapinoamiseen sopivaksi. Paine- ja tyhjiösuodattimet voivat tuottaa kakun, jonka kiintoainepitoisuus on jopa 70-85 paino-%, ja jota voidaan kuljettaa kuorma-autoilla tai kuljetinhihnoilla. Sakeutusta voidaan parantaa lisäämällä flokkulanttia tai koagulanttia, jotka kiihdyttävät hiukkasten laskeutumisnopeutta. Hiukkasten laskeutumisnopeutta voidaan myös parantaa käyttämällä hydrosyklonia, joka luokittelee partikkelit hienojakoisiin (ylivuoto) ja karkeisiin (alivuoto).

Tämän työn tarkoituksena on tutkia rikastushiekan käsittelymenetelmiä, vedenpoistoa ja rikastushiekan ominaisuuksia, kuten Atterbergin rajoja. Työn tuloksena parhaimmiksi varastointimenetelmiksi osoittautuvat pastan varastointi ja kuivapinoaminen. Ne ovat ympäristöystävällisiä sekä vähentävät rikastushiekan määrää niiden korkean kuiva-ainepitoisuuden ansiosta.